JP2001212461A - 水素化触媒の改変方法 - Google Patents
水素化触媒の改変方法Info
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Abstract
担体上のニッケルまたは担体上のコバルトタイプの水素
化触媒の改変方法であって、該水素化触媒を約0〜約1
20℃の温度で、改変剤としての一酸化炭素、二酸化炭
素、ホルムアルデヒド、低級脂肪族アルデヒド、芳香族
アルデヒド、脂肪族ケトン、芳香族ケトン、脂肪族/芳
香族混合ケトン、グリオキサール、ピルボアルデヒドま
たはグリオキシル酸により、水または有機溶媒からなる
液体分散媒体中で、約15分間〜約24時間処理処理す
ることを含む水素化触媒の改変方法。
Description
ト、担体上ニッケル、または担体上のコバルトタイプの
水素化触媒の改変方法に関するものである。そのような
触媒が、一酸化炭素、二酸化炭素、ホルムアルデヒド、
低級脂肪族アルデヒド、芳香族アルデヒド、脂肪族ケト
ン、芳香族ケトン、脂肪族/芳香族混合ケトン、グリオ
キサール、ピルボアルデヒドまたはグリオキシル酸によ
り処理される方法の結果として、このような改変された
触媒が、ニトリルの対応するアミンへの水素化に使用さ
れた場合に、選択性が増大する。増大した選択性は、対
応する未改変触媒が使用された場合に比べ、水素化生成
物中の望ましからぬ第二級アミンに対する第一級アミン
の量について、顕著に有利に働く。改変の様式及びそれ
により得得られる増大した選択性は驚くべきものであ
る。したがって、本発明は、第2の側面において、斯く
して改変された触媒を使用するニトリルの対応する第一
級アミンへの水素化方法に関する。
ニッケル、または担体上コバルトタイプの水素化触媒の
改変のための本発明による方法は、該水素化触媒を約0
〜約120℃の温度で、改変剤としての一酸化炭素、二
酸化炭素、ホルムアルデヒド、低級脂肪族アルデヒド、
芳香族アルデヒド、脂肪族ケトン、芳香族ケトン、脂肪
族/芳香族混合ケトン、グリオキサール、ピルボアルデ
ヒドまたはグリオキシル酸により、水または有機溶媒か
らなる液体分散媒体中で、約15分間〜約24時間処理
することを含む。
は、これはメタアルデヒドまたはパラホルムアルデヒド
の形態においても使用されうる。好適には、ホルムアル
デヒドは、水溶液、即ちホルマリンの形態で使用され、
したがってこの場合、水は、液体分散媒体の少なくとも
一部を形成する。
ルデヒド”は、R1が場合によりヒドロキシにより置換
されていてもよい1〜5個の炭素原子を有するアルキル
基を意味する、式R1CHOのアルデヒドである。アル
キル基は、炭素数に依存して、直鎖または分枝鎖であり
得る。アルキル基がヒドロキシにより置換されている場
合、1個以上のヒドロキシル置換基が存在しうる。好ま
しくはアセトアルデヒドが、このような改変剤として使
用される。
ヒド”は、特にはR2がアリールまたはヘテロアリール
基を意味する、式R2CHOのアルデヒドである。“ア
リール”なる用語は、通常の非置換アリール基、即ちフ
ェニルおよびナフチルのみならず、対応する置換フェニ
ルおよびナフチルも包含する。置換基としては、例え
ば、ハロゲン原子、C1-4アルキル、ヒドロキシ、C1-4
アルコキシ、アミノ、カルバモイルおよびフェニル基が
考慮され、これによってそれぞれの場合において1個以
上の置換基が存在しうる。フッ素、塩素、臭素およびヨ
ウ素が、“ハロゲン”なる用語の下に理解される。アル
キルまたはアルコキシ基は、炭素原子数に依存して直鎖
または分枝鎖であり得る。数個の置換基がある場合に、
置換基は同一または異なることができる。通常は、5個
(フェニルについて)または7個(ナフチルについて)
以下のハロゲン原子、3個以下のアルキル基、2個以下
のヒドロキシル基、3個以下のアルコキシ基、2個以下
のアミノ基、2個以下のカルバモイル基または1個以下
のフェニル基が存在しうる。“ヘテロアリール”なる用
語は、ここでは環内に1個以上のヘテロ原子、特に窒
素、酸素および/または硫黄原子を有するヘテロアリー
ル基を包含し、ピリジル及びピリミジニルは、このよう
なヘテロアリール基の例である。好ましくは、ベンズア
ルデヒドまたはアニスアルデヒドが、改変剤の役割にお
ける芳香族アルデヒドとして使用される。
族または脂肪族/芳香族混合ケトン”は、特にはR3お
よびR4がそれぞれ独立してアルキル、アリールまたは
ヘテロアリール基を意味する式R3COR4のケトンであ
る。それぞれの場合において“アルキル”、“アリー
ル”または“ヘテロアリール”なる用語は、R1および
R2の定義に関連させて上記のとおりに理解される。好
ましくはアセトンがこのような改変剤として使用され
る。
て、一酸化炭素、ホルムアルデヒドまたは低級脂肪族ア
ルデヒドが、改変剤として使用される。
ラネーニッケルおよびラネーコバルトタイプの水素化触
媒は、当業者に周知であり、商業的に容易に入手するこ
とができ、したがって、更なる説明は要さない。同じこ
とが、該方法において改変されうる担体上ニッケルおよ
び担体上コバルトタイプの触媒にもいえる。これら2つ
の場合の担体としては、例えばシリカ、酸化チタン、酸
化アルミニウム、けいそう土または活性炭が考慮の対照
となる。
る好適な有機溶媒は、特には脂肪族炭化水素、例えばペ
ンタン及びヘキサン;芳香族炭化水素、例えば、ベンゼ
ン及びトルエン;アルカノール、例えばメタノール、エ
タノールおよびプロパノール;脂肪族ならびに環式エー
テル、例えばジエチルエーテル、およびそれぞれテトラ
ヒドロフラン及びジオキサン;ならびにヘテロ芳香族、
例えばピリジン等である。分散媒体は、水のみ、あるい
は単一の有機溶媒または2種以上のこのような液体から
なる。例としては、水性アルカノール、例えばエタノー
ル水溶液が、液体分散媒体として使用されうる。一般的
に該方法は、その触媒の性質に照らして触媒の溶解が起
こらないことから、水素化触媒を水および/またはこの
ような有機溶媒中に分散させることにより行われる。そ
の一方で、改変剤は、後に詳細に説明するように、少な
くとも部分的に分散媒体に溶解しなければならない。
使用される改変剤の量は、個々の場合において以下のと
おりである:
に対して可能な限りの作用を示しうるように、水素化触
媒を分散させなければならない。好適な量は、例えば反
応器の設計、および使用される攪拌機の回転速度等の多
くの因子に依存するが、当業者によって、適切な実験に
より容易に確立されうるものである。
囲は、一般的に約0℃〜約120℃である。好ましく
は、該方法は室温で実施される。
される改変剤の量ならびに改変方法が実施される温度に
依存して、改変剤は完全に溶解するかまたは部分的に溶
解した形態でその影響を及ぼしうる。例えば、ホルムア
ルデヒドは、通常、溶解された形態、即ち水溶液(ホル
マリンとして)使用され、その一方でパラホルムアルデ
ヒドは、好ましくはほとんど溶解しない(固体の)形態
で使用される。改変に際して、適切な内部攪拌によっ
て、改変剤が可能な限り均質に分散媒体中に分散される
ように保証しなければならず;このことは、改変剤、例
えば一酸化炭素またはパラホルムアルデヒドの場合にお
いて、分散媒体に対して僅かな、もしくは僅かに限られ
た溶解度を有する場合に特に重要である。このため、均
質な分布を促進するために、改変工程の間に攪拌または
振とうが適切に行われる。
ば窒素またはアルゴン等の不活性ガスの使用によって、
可能な限り避けることが有利である。このようにして触
媒の望ましからぬ不活性化を最小にする。
た水素化触媒が、ニトリルの水素化に使用された場合に
は、対応する第一級アミンに好ましい驚くべき良好な選
択性が達成され;対応する未改変の水素化触媒が使用さ
れた場合に比べて、より少ない副生成物、特にはより少
ない第二級および第三級アミンが生成される。選択性の
増大は、変化せずに残る水素化触媒の活性により達成さ
れる。その結果、ニトリル類の水素化が全体としてより
効率的に行われうる。
なる優位点は、見出されたように、改変後においてその
活性及び選択性を失うことなく、長期間、即ち少なくと
も30日間、水中に保存しうることである。したがっ
て、水素化における触媒の使用は、その改変の直後であ
る必要がない。
て改変された水素化触媒の有意な使用であり、即ちニト
リルの、対応する第一級アミンへの接触水素化方法であ
って、上記に定義される改変方法に従って得られる水素
化触媒を使用することを含む水素化方法である。
水素化触媒は、所望により、改変方法の完了後に得られ
た混合物からの単離後、あるいはこの混合物中で直ちに
単離することなく使用されうる。最初の場合に、改変触
媒は、沈殿または濾過、および新たな分散媒体への懸濁
または濾過ケークのすすぎにより洗浄されうる。引き続
く水素化のために通常に使用されるものと同じ溶媒を、
改変工程のために使用することができ、そして第2の場
合において、中間的段階の溶媒量の補充が必要とされる
であろう。しかしながら、この場合には、引き続く水素
化における副反応を避けるために、改変剤が消費された
こと、即ちもはや検出されないことが、確認されなけれ
ばならない。
よる水素化方法によって、対応する第一級アミンに選択
的に水素化されうる。特に、脂肪族ニトリル類、例えば
アルキルおよびアルケニルニトリル類、アリールニトリ
ル類、ならびにヘテロアリールニトリル類が、水素化さ
れる。“アリール”なる用語は、通常の非置換アリール
基、即ちフェニルおよびナフチルのみならず、R2、R3
およびR4の定義に関連して先に詳細に例示した対応す
る置換フェニルおよびナフチル基も包含する。同様にし
て、“ヘテロアリール”という用語の下に、R2、R3及
びR4の定義に関連して先に詳細に例示したそれらの基
が理解される。
いて、水素化工程は、それ自体既知の水素化条件、特に
溶媒、温度、圧力、水素化触媒量および水素化反応時間
に関する条件の下に実施されうる。しかしながら、可能
な限り選択的にそれぞれの第一級アミンに到達するため
に、水素化は、好ましくはこの目的のためにそれ自体既
知である純アンモニア中またはアンモニアと有機溶媒と
の混合物中で行われる。このような混合物において好適
な有機溶媒は、分散媒体との間連で上記したものであ
る。
も、それ自体既知の方法に従って行われうる。
ネーコバルト、担体上のニッケルまたは担体上のコバル
トタイプの水素化触媒の改変方法であって、該水素化触
媒を約0〜約120℃の温度で、改変剤としての一酸化
炭素、二酸化炭素、ホルムアルデヒド、低級脂肪族アル
デヒド、芳香族アルデヒド、脂肪族ケトン、芳香族ケト
ン、脂肪族/芳香族混合ケトン、グリオキサール、ピル
ボアルデヒドまたはグリオキシル酸により、水または有
機溶媒からなる液体分散媒体中で、約15分間〜約24
時間処理処理することを含む水素化触媒の改変方法に関
する(1)。
素、ホルムアルデヒドまたは低級脂肪族アルデヒドを使
用する、前記方法(1)に関する(2)。
アセトアルデヒドである、前記方法(1)または(2)
に関する(3)。
ズアルデヒドまたはアニスアルデヒドである、前記方法
(1)に関する(4)。
肪族/芳香族混合ケトンがアセトンである、前記方法
(1)に関する(5)。
デヒドを使用する、前記方法(1)または(2)に関す
る(6)。
水素、芳香族炭化水素、アルカノール、脂肪族もしくは
環式エーテルまたはヘテロ芳香族である、前記方法
(1)〜(6)に関する(7)。
ヘキサン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンまたはピリジンである、前記方法
(7)に関する(8)。
が、各々の場合において使用される改変水素化触媒の量
に基づいて、一酸化炭素の場合に約0.5〜5重量%、
好ましくは1〜2重量%;二酸化炭素の場合に約1〜3
0重量%、好ましくは5〜15重量%;ホルムアルデヒ
ド、低級脂肪族アルデヒド、グリオキサール、ピルボア
ルデヒドまたはグリオキシル酸の場合に約0.25〜5
0重量%、好ましくは1〜15重量%;および脂肪族、
芳香族または脂肪族/芳香族混合ケトンの場合に約0.
25〜50重量%、好ましくは5〜20重量%である、
前記方法(1)〜(8)に関する(9)。
る、前記方法(1)〜(9)に関する(10)。
一級アミンへの接触水素化方法であって、前記改変方法
(1)〜(10)に従って得られる水素化触媒を使用す
ることを含んでなる水素化方法に関する(11)。
よび水素化方法)を例示する。これらの実施例におい
て、濃度データは、本発明に従って改変されたそれぞれ
の水素化触媒の重量を指し、選択率は、ニトリル及び反
応中のどの時点かに生じうる中間体に関し、100%変
換をもたらす水素化を指す。
ミジン)40gを、5gの商業的に入手可能なラネーニッ
ケル、メタノール1.475リットルおよびアンモニア
300gの存在下、110℃の温度および全圧4MPa[4
0bar]で水素化を行った。5時間後に、第一級アミン
(4−アミノ−5−アミノメチル−2−メチルピリミジ
ン)の96.4%の収率が達成され、第二級アミンの
1.9%の収率の生成を伴った。
g)を、水12gおよび35%ホルムアルデヒド水溶液
0.36gを用い、室温(25℃)で窒素またはアルゴ
ン下において30分間攪拌し、次いでデカントによって
除去し、脱イオン水毎回50mlで3回すすぎ、こうして
改変された触媒を使用したときには、5時間後に、9
9.6%の選択性(第二級アミンの含有量<0.1%)
を達成した。改変触媒を水中にて30日間の保存後に初
めて使用した場合には、99.7%の選択率(第二級ア
ミンの含有量<0.1%)を達成した。
ル5g、メタノール1.475リットルおよびアンモニ
ア300gの存在下、110℃の温度および全圧4MPa
[40bar]にて水素化を行った。5時間後に、第一級ア
ミンの96.4%の収率が達成され、第二級アミンの
1.9%の収率の生成を伴った。
g)を、水12gおよび一酸化炭素50mlを用い、室温
(25℃)で窒素またはアルゴン下において1時間攪拌
し、次いでデカントによって除去し、脱イオン水毎回5
0mlにて3回すすぎ、こうして改変された触媒を使用し
たときには、5時間後に、98.8%の選択率(第二級
アミンの含有量<0.1%)を達成した。
ル6g、メタノール1.475リットルおよびアンモニ
ア300gの存在下、110℃の温度および全圧4MPa
[40bar]にて水素化を行った。5時間後に、第一級ア
ミンの96.4%の収率が達成され、第二級アミンの
1.9%の収率の生成を伴った。
g)を、水15gおよびアセトアルデヒド0.2gを用
い、60℃で窒素またはアルゴン下において1時間攪拌
し、次いでデカントによって除去し、脱イオン水毎回5
0mlにて3回すすぎ、こうして改変された触媒を使用し
たときには、5時間後に、97.3%の選択率(第二級
アミンの含有量<0.1%)を達成した。
ト10g、メタノール1.475リットルおよびアンモ
ニア300gの存在下、110℃の温度および全圧4MPa
[40bar]にて水素化を行った。5時間後に、第一級ア
ミンの96.8%の収率が達成され、第二級アミンの
2.2%の収率の生成を伴った。
g)を、水24gおよび35%ホルムアルデヒド溶液0.
72gを用い、室温(25℃)で窒素またはアルゴン下
において1時間攪拌し、次いでデカント除去及び脱イオ
ン水毎回50mlにて3回すすぎ、こうして改変された触
媒を使用したときには、5時間後に、99.1%の選択
率(第二級アミンの含有量<0.1%)を達成した。
ッケル8g、メタノール1.475リットルおよびアン
モニア300gの存在下、110℃の温度および全圧4M
Pa[40bar]にて水素化を行った。5時間後に、第一級
アミンの96.8%の収率が達成され、第二級アミンの
1.9%の収率の生成を伴った。
(8g)を、水20gおよび35%ホルムアルデヒド溶液
0.57gを用い、室温(25℃)で窒素またはアルゴ
ン下において1時間攪拌し、次いでデカントによって除
去し、脱イオン水毎回50mlにて3回すすぎ、こうして
改変された触媒を使用したときには、5時間後に、9
8.1%の選択率(第二級アミンの含有量<0.1%)
を達成した。
ニッケル5.7g、およびメタノール2リットルの存在
下、100℃の温度および全圧4MPa[40bar]にて水素
化した。3時間後に、第一級アミン(ベンジルアミン)
の70.0%の収率が達成され、ジベンジルアミンの2
9.8%の収率の生成を伴った。
7g)を、水13.7gおよび35%ホルムアルデヒド水
溶液0.41gを用い、室温(25℃)で窒素またはア
ルゴン下において1時間攪拌し、次いでデカントによっ
て除去し、脱イオン水毎回50mlにて3回すすぎ、こう
して改変された触媒を使用したときには、3時間後に、
83.6%の選択率(ジベンジルアミンの含有量12.
6%)を達成した。
ニッケル5.7g、メタノール2リットルおよびアンモ
ニア15gの存在下、100℃の温度および全圧4MPa
[40bar]で水素化を行った。3時間後に、第一級アミ
ン(ベンジルアミン)の84.0%の収率が達成され、
ジベンジルアミンの15.4%の収率の生成を伴った。
7g)を、水13.7gおよび35%ホルムアルデヒド水
溶液0.41gを用い、室温(25℃)で窒素またはア
ルゴン下において1時間攪拌し、次いでデカントによっ
て除去し、脱イオン水毎回50mlにて3回すすぎ、こう
して改変された触媒を使用したときには、3時間後に9
4.1%の選択率(ジベンジルアミンの含有量5.3
%)を達成した。
入手可能なラネーニッケル5.3g、メタノール2リッ
トルおよびアンモニア31gの存在下、100℃の温度
および全圧4MPa[40bar]にて水素化を行った。5時間
後に、第一級アミン(3−アミノメチルピリジン)の7
8.1%の収率が達成され、第二級アミンの17.7%
の収率の生成を伴った。
3g)を、水12.7gおよび35%ホルムアルデヒド水
溶液0.38gを用い、室温(25℃)で窒素またはア
ルゴン下において1時間攪拌し、次いでデカントによっ
て除去し、脱イオン水毎回50mlにて3回すすぎ、こう
して改変された触媒を使用したときに、3時間後に8
7.0%の選択率(ジベンジルアミンの含有量8.9
%)を達成した。
ニッケル5.7g、メタノール2リットルおよびアンモ
ニア15gの存在下、100℃の温度および全圧4MPa
[40bar]にて水素化を行った。3時間後に、第一級ア
ミン(ベンジルアミン)の84.0%の収率が達成さ
れ、ジベンジルアミンの15.4%の収率の生成を伴っ
た。
9g)を、水14.1gおよびベンズアルデヒド0.37
gを用い、室温(25℃)で窒素またはアルゴン下にお
いて1時間攪拌し、次いでデカントによって除去し、脱
イオン水毎回50mlにて3回すすぎ、こうして改変され
た触媒を使用して、3時間後に94.2%の選択率(ジ
ベンジルアミンの含有量4.8%)を達成した。
ニッケル5.7g、メタノール2リットルおよびアンモ
ニア15gの存在下、100℃の温度および全圧4MPa
[40bar]にて水素化を行った。3時間後に、第一級ア
ミン(ベンジルアミン)の84.0%の収率が達成さ
れ、ジベンジルアミンの15.4%の収率の生成を伴っ
た。
0g)を、水15.0gおよび二酸化炭素200mlを用
い、室温(25℃)で窒素またはアルゴン下において1
時間攪拌し、次いでデカントによって除去し、こうして
改変された触媒を使用したときには、3時間後に91.
8%の選択率(ジベンジルアミンの含有量8.1%)を
達成した。
ニッケル20g、メタノール2リットルおよびアンモニ
ア15gの存在下、120℃の温度および全圧2MPa[2
0bar]にて水素化を行った。5時間後に第一級アミン
(ペンチルアミン)の94.4%の収率が達成され、ジ
ペンチルアミンの5.2%の収率の生成を伴った。
1.9g)を、水37.5gおよび35%ホルムアルデヒ
ド溶液5.8gを用い、室温(25℃)で窒素またはア
ルゴン下において1時間攪拌し、次いでデカントによっ
て除去し、脱イオン水毎回50mlにて3回すすぎ、こう
して改変された触媒を使用したときには、3時間後に9
6.9%の選択率(ジペンチルアミンの含有量3.2
%)を達成した。
ル6g、メタノール1.475リットルおよびアンモニ
ア300gの存在下、110℃の温度および全圧4MPa
[40bar]にて水素化を行った。5時間後に、第一級ア
ミンの96.4%の収率が達成され、第二級アミンの
1.9%の収率の生成を伴った。水素化に先行して、ラ
ネーニッケル(6g)を14gの水および0.8gのアセ
トンを用い、窒素またはアルゴン下において1時間攪拌
し、次いでデカントによって除去し、脱イオン水毎回5
0mlにて3回すすぎ、こうして改変された触媒を使用し
て、5時間後に97.6%の選択率(第二級アミンの含
有量1.6%)を達成した。
Claims (2)
- 【請求項1】 ラネーニッケル、ラネーコバルト、担体
上のニッケルまたは担体上のコバルトタイプの水素化触
媒の改変方法であって、該水素化触媒を約0〜約120
℃の温度で、改変剤としての一酸化炭素、二酸化炭素、
ホルムアルデヒド、低級脂肪族アルデヒド、芳香族アル
デヒド、脂肪族ケトン、芳香族ケトン、脂肪族/芳香族
混合ケトン、グリオキサール、ピルボアルデヒドまたは
グリオキシル酸により、水または有機溶媒からなる液体
分散媒体中で、約15分間〜約24時間処理処理するこ
とを含む水素化触媒の改変方法。 - 【請求項2】 ニトリルの、対応する第一級アミンへの
接触水素化方法であって、請求項1に記載される改変方
法に従って得られる水素化触媒を使用することを含んで
なる水素化方法。
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